बारकोड कैसे व्यवस्थित किया जाता है?

नमस्कार, हेब्र!

एक आधुनिक व्यक्ति हर दिन बारकोड का सामना करता है, इसके बारे में भी सोचने के बिना। जब हम सुपरमार्केट में उत्पाद खरीदते हैं, तो बारकोड की मदद से उनके कोड ठीक पढ़े जाते हैं। इसके अलावा पार्सल, गोदामों में सामान, और इसी तरह आगे। हालांकि, कम ही लोग जानते हैं कि यह वास्तव में कैसे काम करता है।

बारकोड को कैसे व्यवस्थित किया जाता है, और इस तस्वीर में क्या लिखा है?



आइए इसे जानने की कोशिश करें, उसी समय हम इस तरह के कोड का डिकोडर लिखेंगे।

परिचय

बारकोड के उपयोग का एक लंबा इतिहास रहा है। पहला स्वचालन प्रयास 1950 के दशक में वापस शुरू हुआ, 1952 में एक कोड रीडर के लिए पेटेंट प्राप्त किया गया था। रेलवे पर कारों की छंटाई में शामिल इंजीनियर प्रक्रिया को सरल बनाना चाहते थे। यह विचार स्पष्ट था - स्ट्रिप्स का उपयोग करके संख्या को एन्कोड करना और फोटोकल्स का उपयोग करके उन्हें पढ़ना। 1962 में, अमेरिकी रेलवे ( कारट्राक सिस्टम) पर कारों की पहचान करने के लिए आधिकारिक तौर पर कोड का इस्तेमाल किया जाने लगा , 1968 में सर्चलाइट को लेजर बीम से बदल दिया गया, जिससे सटीकता में वृद्धि हुई और पाठक का आकार कम हो गया। 1973 में, "यूनिवर्सल उत्पाद कोड" प्रारूप दिखाई दिया, और 1974 में एक सुपरमार्केट में कोड स्कैनर (Wrigley's chewing gum is the United States;) का उपयोग करके पहला उत्पाद बेचा गया। 1984 में, दुकानों के एक तिहाई ने स्ट्रीमर का उपयोग किया, लेकिन रूस में उनका उपयोग 90 के दशक के आसपास किया जाना शुरू हुआ।

बहुत सारे अलग-अलग कोड अलग-अलग कार्यों के लिए उपयोग किए जाते हैं, उदाहरण के लिए, अनुक्रम "12345678" को इस तरह से दर्शाया जा सकता है (और यह सब नहीं है):



चलिए बिटवाइज़ पार्स करना शुरू करते हैं। इसके अलावा, नीचे वर्णित सब कुछ "कोड -128" फॉर्म का उल्लेख करेगा - केवल इसलिए कि इसका प्रारूप काफी सरल और सीधा है। जो लोग अन्य प्रजातियों के साथ प्रयोग करना चाहते हैं, वे एक ऑनलाइन जनरेटर खोल सकते हैं और अपने लिए देख सकते हैं।

पहली नज़र में, बारकोड लाइनों का सिर्फ एक यादृच्छिक अनुक्रम प्रतीत होता है, वास्तव में, इसकी संरचना स्पष्ट रूप से तय की गई है:



1 - कोड की शुरुआत को स्पष्ट रूप से पहचानने के लिए खाली जगह की आवश्यकता होती है
2 - प्रतीक शुरू करो। कोड -128 के लिए, 3 विकल्प संभव हैं (ए, बी और सी कहा जाता है): 11010000100, 11010010000 या 11010011100, वे विभिन्न कोड तालिकाओं के अनुरूप हैं (अधिक जानकारी के लिए, विकिपीडिया देखें)।
3 - वास्तव में कोड जिसमें हमें आवश्यक डेटा होता है
4 - चेकसम
5 - प्रतीक बंद करो। कोड -128 के लिए, यह 1100011101011 है।
6 (1) - खाली स्थान।

अब बिट्स को कैसे एनकोड किया जाता है। यहां सब कुछ बहुत सरल है - यदि आप "1" के रूप में सबसे पतली रेखा की चौड़ाई लेते हैं, तो डबल-चौड़ाई लाइन कोड "11", एक ट्रिपल "111", और इसी तरह देगा। खाली स्थान उसी सिद्धांत के अनुसार "0" या "00" या "000" होगा। जो लोग चाहते हैं कि तस्वीर में प्रारंभ कोड की तुलना यह सुनिश्चित करने के लिए की जा सकती है कि नियम पूरा हो गया है।

अब आप प्रोग्रामिंग शुरू कर सकते हैं।

बिट क्रम प्राप्त करें

सिद्धांत रूप में, यह सबसे कठिन हिस्सा है, और निश्चित रूप से, एल्गोरिदमिक रूप से, इसे विभिन्न तरीकों से लागू किया जा सकता है। मुझे यकीन नहीं है कि नीचे एल्गोरिथम इष्टतम है, लेकिन केस स्टडी के लिए यह काफी पर्याप्त है।

आरंभ करने के लिए, छवि को लोड करें, इसे चौड़ाई में फैलाएं, छवि के मध्य से एक क्षैतिज रेखा लें, इसे b / w में परिवर्तित करें और इसे एक सरणी के रूप में लोड करें।

from PIL import Image import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt image_path = "barcode.jpg" img = Image.open(image_path) width, height = img.size basewidth = 4*width img = img.resize((basewidth, height), Image.ANTIALIAS) hor_line_bw = img.crop((0, int(height/2), basewidth, int(height/2) + 1)).convert('L') hor_data = np.asarray(hor_line_bw, dtype="int32")[0] 

बारकोड पर, "1" काले रंग से मेल खाता है, और RGB में, इसके विपरीत, 0, इसलिए सरणी को उल्टा होना चाहिए। उसी समय, हम औसत मूल्य की गणना करते हैं।

 hor_data = 255 - hor_data avg = np.average(hor_data) plt.plot(hor_data) plt.show() 

हम यह सुनिश्चित करने के लिए प्रोग्राम शुरू करते हैं कि बारकोड सही तरीके से लोड किया गया है:



अब आपको एक "बिट" की चौड़ाई निर्धारित करने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए, हम प्रारंभिक अनुक्रम "1101" की शुरुआत को उजागर करते हैं, मध्य रेखा के माध्यम से ग्राफ के संक्रमण के क्षणों को रिकॉर्ड करते हैं।

 pos1, pos2 = -1, -1 bits = "" for p in range(basewidth - 2): if hor_data[p] < avg and hor_data[p + 1] > avg: bits += "1" if pos1 == -1: pos1 = p if bits == "101": pos2 = p break if hor_data[p] > avg and hor_data[p + 1] < avg: bits += "0" bit_width = int((pos2 - pos1)/3) 

हम केवल मध्य के माध्यम से संक्रमण को रिकॉर्ड करते हैं, ताकि कोड "1101" को "101" के रूप में लिखा जाएगा, लेकिन यह हमारे लिए पिक्सेल में इसकी चौड़ाई का पता लगाने के लिए पर्याप्त है।

अब वास्तविक डिकोडिंग। हम मध्य के माध्यम से अगला संक्रमण पाते हैं, और अंतराल में गिरने वाले बिट्स की संख्या निर्धारित करते हैं। चूंकि मैच निरपेक्ष नहीं है (कोड थोड़ा घुमावदार या बढ़ाया जा सकता है), हम गोलाई का उपयोग करते हैं।

 bits = "" for p in range(basewidth - 2): if hor_data[p] > avg and hor_data[p + 1] < avg: interval = p - pos1 cnt = interval/bit_width bits += "1"*int(round(cnt)) pos1 = p if hor_data[p] < avg and hor_data[p + 1] > avg: interval = p - pos1 cnt = interval/bit_width bits += "0"*int(round(cnt)) pos1 = p 

मुझे यकीन नहीं है कि यह सबसे अच्छा विकल्प है, शायद एक बेहतर तरीका है, जो लोग चाहते हैं वे टिप्पणियों में लिख सकते हैं।

यदि सब कुछ सही ढंग से किया गया था, तो हमें आउटपुट के निम्नलिखित अनुक्रम के बारे में मिलता है:

11010010000110001010001000110100010001101110100011011101000111011011
01100110011000101000101000110001000101100011000101110110011011001111
00010101100011101011

डिकोडिंग

यहाँ, सिद्धांत रूप में, कोई कठिनाइयाँ नहीं हैं। कोड -128 में वर्ण एक 11-बिट कोड के साथ एन्कोड किए गए हैं, जिसमें 3 किस्में (ए, बी और सी) हैं और 00 से 99 तक या तो अलग-अलग वर्ण एन्कोडिंग या संख्याओं को संग्रहीत कर सकते हैं।

हमारे मामले में, अनुक्रम की शुरुआत 11010010000 है, जो "कोड बी" से मेल खाती है। विकिपीडिया से सभी कोडों को मैन्युअल रूप से ड्राइव करने के लिए इसे बहुत ही तोड़ दिया गया था, इसलिए तालिका को केवल ब्राउज़र से कॉपी किया गया था और इसकी पार्सिंग भी पायथन में की गई थी (संकेत: यह उत्पादन के लिए आवश्यक नहीं है)।

  CODE128_CHART = """ 0 _ _ 00 32 S 11011001100 212222 1 ! ! 01 33 ! 11001101100 222122 2 " " 02 34 " 11001100110 222221 3 # # 03 35 # 10010011000 121223 ... 93 GS } 93 125 } 10100011110 111341 94 RS ~ 94 126 ~ 10001011110 131141 103 Start Start A 208 SCA 11010000100 211412 104 Start Start B 209 SCB 11010010000 211214 105 Start Start C 210 SCC 11010011100 211232 106 Stop Stop - - - 11000111010 233111""".split() SYMBOLS = [value for value in CODE128_CHART[6::8]] VALUESB = [value for value in CODE128_CHART[2::8]] CODE128B = dict(zip(SYMBOLS, VALUESB)) 

अब सबसे सरल बात है। हम अपने बिट अनुक्रम को 11-वर्ण ब्लॉक में तोड़ते हैं:

 sym_len = 11 symbols = [bits[i:i+sym_len] for i in range(0, len(bits), sym_len)] 

अंत में, हम लाइन बनाते हैं और इसे स्क्रीन पर प्रदर्शित करते हैं:

 str_out = "" for sym in symbols: if CODE128A[sym] == 'Start': continue if CODE128A[sym] == 'Stop': break str_out += CODE128A[sym] print(" ", sym, CODE128A[sym]) print("Str:", str_out) 

मैं तालिका में एन्कोडेड का उत्तर नहीं दूंगा, इसे पाठकों के लिए होमवर्क करने दें (स्मार्टफोन के लिए तैयार कार्यक्रमों का उपयोग करके धोखा माना जाएगा :)।

कोड भी सीआरसी सत्यापन को लागू नहीं करता है, जो लोग चाहते हैं वे स्वयं कर सकते हैं।

बेशक, एल्गोरिथ्म अपूर्ण है, और आधे घंटे में लिखा गया था। अधिक पेशेवर उद्देश्यों के लिए, तैयार पुस्तकालय हैं, उदाहरण के लिए पाइज़बार । ऐसी लाइब्रेरी का उपयोग करने वाला कोड केवल 4 लाइनें लेगा:

 from pyzbar.pyzbar import decode img = Image.open(image_path) decode = decode(img) print(decode) 

(पहले आपको कमांड पाइप इंस्‍टॉल पाइब्ज दर्ज करके लाइब्रेरी को इंस्‍टॉल करना होगा)

जोड़ : CRC गिनती के बारे में टिप्पणी में vinograd19 लिखा है:

चेक अंक का इतिहास दिलचस्प है। यह विकासवाद से उत्पन्न हुआ।
गलत डिकोडिंग से बचने के लिए चेक अंक की आवश्यकता है। यदि बारकोड 1234 था, और इसे 7234 के रूप में मान्यता दी गई थी, तो आपको सत्यापन की आवश्यकता है जो 1 से 7 के प्रतिस्थापन को रोक देगा। सत्यापन गलत हो सकता है ताकि कम से कम 90% अमान्य संख्या अग्रिम में निर्धारित हो।

1 दृष्टिकोण: चलो बस राशि लेते हैं। ताकि 10 से विभाजित होने का शेष 0. है। यानी, पहले 12 अक्षर एक सूचना लोड करते हैं, और अंतिम अंक चुना जाता है ताकि अंकों का योग 10 से विभाजित हो। अनुक्रम को डिकोड करें, यदि योग दस से विभाज्य नहीं है, तो इसका मतलब बग के साथ डिकोड किया गया है और आपको इसे करने की आवश्यकता है। यह एक बार। उदाहरण के लिए, कोड 1234 मान्य है। 1 + 2 + 3 + 4 = 10. कोड 1216 भी मान्य है, लेकिन 1218 नहीं है।

यह स्वचालन के साथ समस्याओं से बचा जाता है। हालांकि, बारकोड बनाने के समय, चाबियों पर एक नंबर टाइप करने के रूप में गिरावट आई थी। और एक बुरा मामला है: यदि आप दो अंकों के क्रम को बदलते हैं, तो चेकसम नहीं बदलता है, और यह खराब है। यही है, अगर बारकोड 1234 को 2134 के रूप में अंकित किया गया था, तो चेकसम अभिसरण करेगा, लेकिन हमने गलत संख्या दर्ज की। यह पता चला है कि संख्याओं का गलत क्रम एक सामान्य मामला है यदि आप चाबियाँ जल्दी से दस्तक देते हैं।

दूसरा दृष्टिकोण। ठीक है, चलो राशि को थोड़ा और अधिक जटिल बनाते हैं। ताकि दो बार भी स्थानों पर संख्या को ध्यान में रखा जाए। फिर, आदेश बदलते समय, राशि निश्चित रूप से वांछित के लिए अभिसरण नहीं होगी। उदाहरण के लिए, कोड 2364 वैध है (2 + 3 + 3 + 6 + 4 + 4 = 20), और कोड 3264 अमान्य है (3+ 2 + 2 + 6 + 4 + 4 = 19)। लेकिन यहां ड्राइविंग का एक और बुरा उदाहरण था। कुछ कीबोर्ड ऐसे होते हैं जो दस अंकों में दो पंक्तियों में व्यवस्थित होते हैं। पहली पंक्ति 12345 है और इसके नीचे दूसरी दूसरी पंक्ति 67890 है। यदि, "1" कुंजी के बजाय, दाईं ओर "2" कुंजी दबाएं, तो चेकसम गलत प्रविष्टि को रोक देगा। लेकिन अगर "1" कुंजी के बजाय नीचे "6" कुंजी दबाएं, तो यह चेतावनी नहीं दे सकता है। आखिरकार, 6 = 1 + 5, और इस मामले में जब चेकसम की गणना करते समय यह आंकड़ा एक समान जगह पर होता है, तो हमारे पास 2 * 6 = 2 * 1 + 2 * 5 होते हैं। यही है, चेकसम 10 बिल्कुल बढ़ गया है, इसलिए इसका अंतिम अंक नहीं बदला है। उदाहरण के लिए, कोड 2134 और 2634 में चेकसम समान हैं। वही त्रुटि तब होगी जब हम 2 को 2 के बजाय 7 दबाते हैं, 3 के बजाय 8 दबाते हैं, और इसी तरह।

तीसरा दृष्टिकोण। ठीक है, चलो फिर से राशि लेते हैं, यहां तक ​​कि केवल स्थानों में संख्या को ध्यान में रखा जाएगा ... तीन बार। अर्थात्, कोड 1234565 मान्य है, क्योंकि 1 + 2 * 3 + 3 + 4 * 3 + 5 + 6 * 3 + 4 = 50।

वर्णित विधि कुछ सुधारों के साथ EAN13 चेकसम की गणना के लिए मानक बन गई है: अंकों की संख्या निश्चित हो गई है और 13 के बराबर है, जहां 13 वीं एक ही चेकसम है। विषम स्थानों पर संख्याओं को तीन बार गिना जाता है, यहां तक ​​कि एक बार -।

निष्कर्ष

जैसा कि आप देख सकते हैं, यहां तक ​​कि एक बारकोड के रूप में इस तरह की एक साधारण चीज इसमें बहुत सारी दिलचस्प चीजें हैं। वैसे, उन लोगों के लिए एक और जीवन हैक जो यहां तक ​​पढ़ चुके हैं - बारकोड के तहत पाठ (यदि कोई है) पूरी तरह से इसकी सामग्री की नकल करता है। ऐसा किया जाता है ताकि अपठनीय कोड के मामले में, ऑपरेटर इसे मैन्युअल रूप से दर्ज कर सके। तो एक बारकोड की सामग्री का पता लगाने के लिए आमतौर पर सरल है - बस इसके नीचे के पाठ को देखें।

जैसा कि टिप्पणियों में सुझाया गया है, व्यापार में सबसे लोकप्रिय ईएएन -13 कोड है, बिट कोडिंग वहां समान है, और जो लोग चाहते हैं वे चरित्र संरचना को स्वयं देख सकते हैं ।

यदि पाठकों ने रुचि नहीं खोई है, तो आप अलग से क्यूआर कोड पर विचार कर सकते हैं।

आपका ध्यान के लिए धन्यवाद।